第二章超材料物理第二部分ppt课件.ppt

2006年10月 Smith等展示了这种隐身斗篷的雏形 Science314 5801 977 980 D Schurig等在实验中用到的 隐形斗篷 是由铜圈和超颖物质制造的同心圆装置 它成功的将一个放在中心的铜圆柱 隐藏 了起来 该装置采用了周期排列SRRs 由三层单位元构成的十个同心圆组成 但是 每一个同心圆的相关SRR参数根据设计的要求是不同的 试验结果和计算机的模拟结果符合的很好 圆环是隐形斗篷的位置 A 为理想情况下波的传播 B 为尽量的接近实验实际情况下的模拟结果 D 则是实验的实际结果 超颖材料甚至可以帮助我们实现罕见的天体物理现象 我们知道 在爱因斯坦引力理论中 引力场可以用弯曲的时空代替 光线在引力场中弯曲因为时间和空间是弯曲的 在一个不随时间变化的时空中 电磁场感受到的弯曲时间和空间可以用6个有效的函数描述 这六个函数恰好是介电材料中的6个介电常数 另外6个函数即磁化率分别等于6个介电常数 所以 电磁波在静态引力场的传播完全可以用材料来模拟 TransformationmediathatturnanarrowslitintoalargewindowOpticsExpress 16 16 11764 11768 2008 小窗户对于电磁波 光 的通透性质与大窗户是完全一样的 7 24 2009 ShivAshishKumar OpeningthedoortoHogwarts 穿墙术 7 24 2009 ShivAshishKumar 7 24 2009 ShivAshishKumar 7 24 2009 ShivAshishKumar 7 24 2009 ShivAshishKumar 7 24 2009 ShivAshishKumar 超材料制作的人工黑洞 一个静态黑洞产生一个静态引力场 所以原则上可以用超颖材料来模拟黑洞 今年10月份 科学 杂志报道 东南大学的崔铁军和程强等人就制造出这样的人工黑洞 他们在铜上刻出结构 这样微波就可以感到类似引力场的介电结构 这个人工黑洞由60层印刷电路板组成 是柱状的 这不同于自然界中的黑洞 在太空中 一个不转动的黑洞具有球对称性 而不是柱对称性 但这仅仅是技术上的限制 最新的几篇超材料文献 7 24 2009 ShivAshishKumar Applications Watchingyourback 7 24 2009 43 ShivAshishKumar Siliconnanostructurecloakoperatingatopticalfrequencies NaturePhotonics3 461 463 2009 7 24 2009 ShivAshishKumar NegativeRefractiveindexinoptics 7 24 2009 50 ShivAshishKumar ParimiP LuW etal Phy Rev Lett 2004 92 127401 Fig12 a Experimentalsetup nottoscale b Propagationvectorsforpositiveandnegativerefraction c f Microwaveelectricfieldmapsinthefarfieldregion c Negativeand e positiverefractionbythemetallicPCprismfortheincidentbeamalong K incidentangle30 WF wavefront withrespecttorefractingsurface d Negativerefractionfortheincidentbeamalong M incidenceangle60 f Positiverefractionbyapolystyreneprism Inallthefieldmaps approximateareaofeachfieldmapis43 40cm2 TimeReversalandNegativeRefraction Science322 5898 71 73 超材料参考文献 PendryJ B etal Phys Rev Lett 1996 76 4773PendryJ B etal IEEETrans MicrowaveTheo andTech 1999 47 2075 VeselagoV G Sov Phys Usp 1968 10 509 ShelbyR SmithD R etal Science 2001 292 77 SmithD R WillieJ etal Phys Rev Lett 2000 84 4184 ParazzoliC G GreegorR B etal Phys Rev Lett 2003 90 107401 超颖材料面临的挑战 由于超颖材料的负折射性只是在一定的频率范围内有效 在利用超颖材料的特性时受到波频率的限制 该隐形斗篷同样也不例外 在该实验中利用了微波 也只是对微波起到了隐身的作用 通常光波是由多种频段的波混合而成的 要想让一个物体在人眼中 消失 就需要隐身设备能够抵御所有波长的光波 这是一个大难题 要求超颖材料能够在较宽的频段内体现它的负折射性能 给超颖材料的研究提出了新的方向 利用材料科学的原理 把各种功能材料引入 超材料 系统 有可能获得具有新功能的超材料或器件 7 24 2009 ShivAshishKumar 7 24 2009 ShivAshishKumar 7 24 2009 ShivAshishKumar Thefamouspeopleintheworldofmetamaterial V GVeselagoSirJohnBrianPendry imperialcollege London ProfessorDavidR Smith DukeUniversityVladimir